Toprak Sıcaklığının Isı Miktarına Bağlı Olarak Değişiminin Matematiksel Modellenmesi

Abstract

Toprak katmanlarındaki ısı miktarının değişimi, toprağın termo-fiziksel özellikleri, toprak mikroiklimi, toprak oluşum süreçleri vb. üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bu çalışmada, toprakprofilindeki katmanların anlık soğuması durumunda toprağın bir boyutlu ısı iletkenlik denklemibenzerlik teorisine göre incelenmiştir. Çözüm, hata ve tamamlayıcı hata fonksiyonlarıkullanılarak basit bir şekilde ifade edilmiştir. Toprak katmanının soğuma sürecinde, toprakderinliği boyunca sıcaklığın zamana göre değişimi, toprak derinliği ve ısı miktarının birfonksiyonu olarak teorik bir ifade ile gösterilmiştir. Araştırma toprağının gravimetrik ısıkapasitesi 950.404 J kg-1 °C -1 olarak saptanmıştır. Araştırma dönemlerinde toprağın hacimselısı kapasitesi ve ısı miktarı sırasıyla (2.324-2.654)∙106 J m-3 °C -1 ve 1.027∙106-3.227∙107 J m-2aralığında belirlenmiştir. Isı miktarının sabit olması durumunda, toprağın 0-10 cm katmanında10 saat boyunca kaybedilen ısı işleminden sonra toprak sıcaklığı ortalama %49.20azalmaktadır. Toprak profilinin alt katmanlarında ise sıcaklığın azalması düşük düzeydegerçekleşmektedir. Azalma süreci aynı zamanda toprağın gravimetrik ısı kapasitesine, hacimselısı kapasitesinin ve ısısal yayınım katsayısının değişimine de önemli derecede bağlı olmaktadır.